Diese Frage wird uns häufig eher indirekt als direkt gestellt.

Die Antwort erfolgt in der Regel auf die Frage, ob eine herkömmliche (vielleicht vorhandene) Klimaanlage oder ein Kaltwassersatz an einen Erdwärmetauscher angeschlossen werden kann.

Diese Antwort ist ein einfaches “Nein”, obwohl wir gerne eine vergleichsweise technikfreie Erklärung geben.

Wärmepumpen

Fangen wir mit der Wärmepumpe selbst an. Eine Wärmepumpe ist einfach eine Pumpe, die Wärme von einem Ort zum anderen überträgt. In den meisten Fällen wird dies durch einen Dampfkompressions-Kältekreislauf erreicht. Das bekannteste Beispiel ist der Kühlschrank, der wie folgt funktioniert:

• Sie stellen Ihre Lebensmittel (Milch, Gemüse usw.), die ungefähr Zimmertemperatur haben, in den Kühlschrank und schließen die Tür;
• Die zusätzliche Wärme wird erfasst und dann mit Hilfe des Kühlkreislaufs abgeführt, indem sie von Ihren Lebensmitteln auf das “schwarze Netz” (das bei den meisten älteren Geräten sichtbar ist) an der Rückseite des Kühlschranks und in die Luft übertragen wird. Dies erklärt die Wärme an der Rückseite Ihres Kühlschranks und warum ein geschlossener Kühlschrank in der Regel weniger effizient ist als ein Kühlschrank, bei dem diese Wärme leichter entweichen kann. Im Zusammenhang mit dem Geotausch würden wir dieses “schwarze Netz” draußen im Boden vergraben;
• der Kompressor und das Kühlsystem arbeiten weiter, um die Wärme abzuführen, bis der vorher festgelegte Temperatursollwert, in der Regel etwa 4 °C, erreicht ist; und
• dieser Zyklus wird jedes Mal fortgesetzt, wenn Sie die Tür öffnen oder einen Gegenstand hineinstellen, der wärmer ist als der Sollwert.

Dies ist ein sehr einfaches Beispiel, das hoffentlich dazu beiträgt, die grundlegende Funktion einer Wärmepumpe zu verstehen. (Hinweis: eine ausführlichere technische Erklärung finden Sie hier).

Wärmepumpen und Klimaanlagen

Wärmepumpen können überall dort eingesetzt werden, wo eine Wärmeübertragung erforderlich ist. Dabei ist zu beachten, dass sich Wärme immer von heiß nach kalt bewegt. Entgegen der landläufigen Meinung bedeutet die Klimatisierung eines Hauses also, dass man ihm Wärme entzieht und nicht Kälte hineinpumpt.

Im Bereich der Klimatisierung werden die gängigsten Arten von Wärmepumpen wie folgt definiert:

• Luft-Wärmepumpe: Nutzt die Außenluft als Wärmequelle oder Wärmesenke – im Wesentlichen die meisten Klimageräte mit umgekehrtem Kreislauf;
• Wasserquellen-Wärmepumpe: Nutzt Wasser als Wärmequelle oder Wärmesenke und ist in gewerblichen Anwendungen häufiger anzutreffen. Die Wassertemperatur wird in der Regel durch einen Kessel (Heizung) oder einen Kühlturm (Kühlung) geregelt, um innerhalb bestimmter Temperaturgrenzen zu bleiben. Diese liegen in der Regel im Bereich von 15 bis 35 °C, wobei einige Anlagen in jeder Richtung etwas weiter gehen können; und
• Erdwärmepumpe: Nutzt das Erdreich als Wärmequelle oder Wärmesenke.

Die Definition der Erdwärmepumpe bedarf hier wahrscheinlich etwas mehr Erklärung, da es schwer vorstellbar ist, sich eine Wärmepumpe vorzustellen, die Steine und Erde pumpt! In diesem Punkt ist eine Erdwärmepumpe einfach eine Weiterentwicklung der Wasserwärmepumpe. Die Erdwärmepumpe nutzt Wasser, das durch einen Erdwärmetauscher gepumpt wird, als Wärmequelle oder Wärmesenke.

Diese Entwicklung fand in den frühen Tagen der Erdwärmetauschsysteme statt. Systementwickler erkannten schnell, dass der Anschluss einer Wasser-Wärmepumpe an einen Erdwärmetauscher zu Wassertemperaturen innerhalb des geschlossenen Kreislaufs führte, die die Betriebsgrenzen der Wasser-Wärmepumpe überschritten.

So sinkt beispielsweise durch die Wärmeentnahme aus dem Erdreich im Heizbetrieb die Wassertemperatur innerhalb des Erdwärmetauschers im geschlossenen Kreislauf. Da es sich um ein System mit geschlossenem Kreislauf handelt, sinkt die Wassertemperatur weiter, bis sie den eingebauten Sicherheitsabschaltpunkt der Wärmepumpe erreicht. Eine Wasserquellen-Wärmepumpe hat einen Heizkessel (oder ähnliches), um eine minimale Wassereintrittstemperatur (EWT) aufrechtzuerhalten, was bei einem Erdwärmetauscher nicht der Fall ist.

Es ist weitaus kostengünstiger, den EWT-Bereich der Wärmepumpe zu ändern, als einen wesentlich größeren Erdwärmetauscher zu installieren – so wurde die Erdwärmepumpe geboren!

Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass eine Erdwärmepumpe einfach eine Wasserquellen-Wärmepumpe mit “erweitertem Bereich” ist. Der typische EWT-Bereich einer Erdwärmepumpe liegt bei -5°C bis 45°C, so dass wesentlich kleinere Erdwärmetauscher angeschlossen werden können.

Erdwärmepumpen gibt es in zwei Haupttypen:

• Wasser-Luft-Erdwärmepumpe: Im Heizbetrieb überträgt sie Wärme vom Wasser im Erdwärmetauscher auf die Luft im Gebäude. Im Wohnbereich ist dies vergleichbar mit einer Klimaanlage mit umgekehrtem Kreislauf; oder
• Wasser-Wasser-Erdwärmepumpe: Im Heizbetrieb überträgt sie Wärme vom Wasser im Erdwärmetauscher auf das Wasser im Gebäude. Im Wohnbereich handelt es sich dabei um ein hydronisches Heizsystem für Fußbodenheizungen, Heizkörper oder sogar ein Schwimmbad.

Alle Erdwärmepumpen sind reversibel, so dass in den oben genannten Beispielen sowohl kalte Luft als auch gekühltes Wasser erzeugt werden kann. Es gibt auch einige Hersteller, die ein Kombigerät entwickelt haben, das sowohl warme/kalte Luft für Kanalsysteme als auch heißes Wasser für die Warmwasserheizung erzeugen kann.